DFG - Kristallisation - A08 - Thermodynamik der Kristallisation und der Adsorption von linearen und verzweigten Molekülen

In diesem Sonderforschungsbereich wird das Spektrum der Einsatzstoffe für die Hydroformylierung von endständigen zu inständigen Olefinen erweitert und die Anzahl der zu untersuchenden chemischen Reaktionen (z.B. Hydroesterifizierung). Infolgedessen treten in den Stoffströmen sowohl lineare Moleküle (Aldehyde, Ester) als auch deren verzweigte Analogons auf und damit die Notwendigkeit, beide voneinander zu trennen. Üblicherweise können die thermodynamischen Eigenschaften mit einer physikalisch fundierten Zustandsgleichung (EOS) beschrieben werden. Diese Zustandsgleichungen erfordern jedoch Reinstoffparameter, die meist an experimentelle Dampf-druckkurven und/oder Sättigungsdichten angepasst werden. Für verzweigte Moleküle stößt man jedoch bei dieser Vorgehensweise schnell an Grenzen, da die entsprechenden Stoffe nicht mit einer ausreichenden Reinheit zur Verfügung stehen und wegen der komplexen Aufreinigungs-schritte sehr teuer sind. In der letzten Zeit wurde in der AG Enders eine alternative Zustandsgleichung (LCT-EOS), die auf der Lattice Cluster Theorie (LCT) beruht, entwickelt. Sie erlaubt, die Architektur der Moleküle ohne zusätzliche, adjustierbare Parameter zu berücksichtigen. Somit steht eine theoretische Methode zur Verfügung, die auf der Basis von Reinstoffparametern linearer Molekülen die thermodynamischen Eigenschaften verzweigter Molekülen vorhersagen kann. In der aktuellen Form können jedoch noch keine polaren Wechselwirkungen berücksichtigt werden. Die Grundidee dieses Forschungsvorhabens besteht nun in der Weiterentwicklung der LCT-EOS für polare Moleküle (Aldehyde und Ester) und deren konsequente Anwendung auf zwei Fragestellung innerhalb des Forschungsverbundes. Die Trennung von Isomeren kann sowohl durch Kristallisation als auch durch chromatographische Verfahren, die auf der Adsorption an porösen Festkörpern beruhen, erfolgen. Demzufolge werden in A8 N die thermodynamischen Grundlagen für diese Trennverfahren erarbeitet. Die Kristallisation kommt bei der Abtrennung von langkettigen Ölsäuremono- und Ölsäurediestern aus methanolischer Lösung (B7 N) zum Einsatz. Aus thermodynamischer Sicht beinhal¬tet diese Kristallisation eine besondere Herausforderung, da Flüssig/flüssig- und Fest/flüssig-Phasen-gleichgewichte überlagert sind. Für die Trennung an porösen Festkörpern spielt die Gemischadsorptionsisotherme eine ent-scheidende Rolle. Demzufolge bildet die Extrapolation von Gemischadsorptionsisothermen flüssiger Mischungen die nur lineare Moleküle enthalten auf Gemischadsorptionsisothermen von Mischungen mit verzweigten Molekülen einen besonderen Schwerpunkt dieses Forschungsvorhabens. Für die Berechnung der Adsorptionsisothermen wird die LCT-EOS mit der Dichtefunktionaltheorie kombiniert werden. Eine weitere hier zu untersuchende Modellie¬rungs-möglichkeit besteht in der Phasengleichgewichtsannahme zwischen der Adsorbat- und der Bulkphase, die bisher ausschließlich auf die Adsorption von kleinen Gasmolekülen angewendet wurde.